智能化电控技术在地面转运皮带输煤系统上的设计和应用

摘 要：为了响应国家号召，实现节能降耗和机械化增效、自动化减人，同时随着煤矿效益降低和材料、人力成本的上升，倒闭煤矿企业压缩生产成本、减人增效，积极进行皮带输煤系统的智能化自动化设计和改造。

本文以我单位某矿地面转运皮带输煤系统为背景，设计出了以PLC技术为核心的智能化电控系统，提高了地面转运皮带输煤系统的监测和自动化控制水平。

关键词：转运皮带；输煤系统；节能降耗；智能化；电控技术；PLC

1 问题的提出

我单位某矿地面转运皮带输煤系统设计有5条输煤皮带，集中控制系统的基本控制任务是对输煤系统中的原煤筛、原煤短皮带、选矸皮带、炭块长皮带、面煤长皮带、分仓皮带实施监视和控制，通过主控室的监控系统控制和保护设备。因时间、现场状况、维护能力、维护条件，导致原始的系统存在性能逐年降低，故障率增加，设备维修难度大，中控效率低。整个系统稳定性较差。

近几年随着电力电子技术、微电子技术、控制技术、网络化技术的高速发展，结合防爆电控技术的发展，采用工业计算机监控技术，对整个系统进行管理和显示，应用PLC控制技术对各个设备进行数据采集和控制，采用视频监控技术对各个设备的运行状况监测。从而实现生产集中协调控制和节能的有力手段。

2 地面转运皮带输煤系统智能化电控系统的设计

利用先进的PLC控制技术对对变频调速、起停控制和安全保护等功能进行集中的控制，这主要是通过借助单一的胶带输送机来进行实现的，这种高效可靠的检测和保护装置，可以提升工作效益和安全性能，此外，还可以实现顺/逆煤流起停、煤仓闭锁等功能的智能联动控制，这主要在多条胶带输送机之间来实现，还可以利用语音系统和监控系统来达到胶带输送机的远程控制，从而提高企业的工作效益，实现节能降耗和减员提效的效益。

2.1 设计依据

①设计方案根据矿方提出技术要求作出。②系统设备符合矿生产环境条件，并符合《煤矿安全规程》有关要求。控制系统中相关设备具有国家煤矿质量“MA”标志和煤矿防爆“EX”标志。

2.2 设计原则

①地面控制中心，井上、下监控分站和保护系统构成了整个的控制系统。②减少了就地事故安全隐患的发生，有利于充分发挥日常的工作效率，减少各个设备间的脱节，从而实现无人操作，提高工作效率。③该系统主要使用的是分布式控制系统，具有信息共享的功能，有利于实现生产效率和指挥效率的提高，最终达到工作效益的提高。④实现井下皮带机、给煤机和煤仓煤位的控制信号传输。⑤充分满足现场运行和检修要求。⑥保证整个系统运行可靠、故障率低、维护方便和修改灵活。⑦系统具有灵活和可靠的控制功能，简单实用，易于掌握，人机界面友好。⑧系统具有自诊断功能，报警时可以语音、图像显示等功能实现。⑨系统具有实时数据采集、处理及多种显示功能。⑩系统结构合理，便于系统的扩展。

2.3 智能化电控系统的总体设计

该系统使用的是PLC+人机界面控制技术及远程监控技术，实现皮带运输系统的安全、节能、无人值守的运行。

系统结构主要包括：电控部分、PLC控制部分、监测保护传感器和监控系统部分。

配置5台PLC控制柜（配置智能网络连接装置）、1面矿用一般型PLC控制集中操作台、1台监控计算机并装有组态界面，PLC控制柜留有以太网环网接口。

基于现有为皮带系统各类保护传感器器件，包括跑偏、拉线、温度、烟雾、堆煤、打滑、纵撕、张力等，接入系统实现保护功能。

设计一套PLC集中控制系统，实现对每条皮带的自动操作和故障报警等功能，与传感器、PLC控制柜工业以太网通讯。

配置一套声光报警的信号系统及直通电话。

PLC与变频器、软启动、保护传感器采用现场硬接点控制，PLC之间采用工业以太网环网通讯。

为皮带运输设计监控系统，实现对皮带运行的实时监控和分类数据的存储记录，并能生产各类表格和报表，并能实现远程操作。

3 智能化电控系统的设计达到的功能

对于智能化电控系统的设计可以达到变频器的故障检测、皮带故障的检测和保护以及电机的速度控制，首先，对于变频器的故障检测，其具有单元过电压、过电流、过热、变频器过载、及对隔离变压器各种保护等功能。此外，对于皮带故障检测和保护，可对带式输送机处的堆料、跑偏、温度过高、纵撕等情况进行保护。对于电机的速度控制，可以按照负载的大小来对带式输送机的实际运行速度进行确定，还有就是拖动电机的控制方式，可以满足整个系统联动，确保煤流正常启停。

4 技术经济效益

通过对地面转运皮带输煤系统智能化电控设计，最大化的提高机械和电气设备的利用率，高质量的提高安全生产和管理水平，实现了对地面转运皮带输煤系统进行集中控制、统一管理，不仅响应国家提出的节能增效的煤矿生产目标，更能提高矿井生产系统的生产效率、安全性、可靠性，实现减人增效、节本降耗，经我单位某矿大概计算，每月可省材料、人工、管理、设备维修等费用约16万元。

参考文献：

[1]国家安全生产监督管理总局，国家煤矿安全监察局.煤矿安全规程[M].北京煤炭工业出版社，2007.

[2]牛翠溪，李厚锋，工业以太网与现场总线技术在皮带集控系统中的应用[J].机电产品开发与创新，2009年05期.

[3]孙喆，远程集中控制系统在矿区铁路中的研究与应用[J].山东煤炭科技，2011年02期.

[4]王贵成，洗煤厂集中控制系统升级改造方案浅谈[J].黑龙江科技信息，2011年18期.

[5]杨文娟，张集选煤一厂集中控制系统的优化[J].工业控制计算机，2008年06期.

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